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Dokumentenidentifikation DE69302172T2 02.10.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0643645
Titel VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUM HALTEN EINES DÜNNEN MEDIUMS ZWISCHEN ZWEI KÖRPERN
Anmelder Dicon A/S, Lystrup, DK
Erfinder BUUS, Niels, DK-8381 Mundelstrup, DK
Vertreter Diehl, Glaeser, Hiltl & Partner, 22767 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69302172
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 25.05.1993
EP-Aktenzeichen 939126645
WO-Anmeldetag 25.05.1993
PCT-Aktenzeichen DK9300179
WO-Veröffentlichungsnummer 9324326
WO-Veröffentlichungsdatum 09.12.1993
EP-Offenlegungsdatum 22.03.1995
EP date of grant 10.04.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.1996
IPC-Hauptklasse B41B 19/00
IPC-Nebenklasse B41B 21/32   H04N 1/036   G03F 7/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Halten eines dünnen Mediums in einer vorbestimmten, unterteilten Beziehung in einer Lücke zwischen zwei Körpern.

In den letzten Jahren fand eine enorme Entwicklung in der Druckindustrie statt, da ein beträchtlicher Teil der Bildverarbeitung nun am Computer durchgeführt wird. Beispielsweise wird beim Offsetdruck die in einem Computer gespeicherte Bildinformation auf eine normale Offsetplatte übertragen, die dann in einem allgemein bekannten Druckgerät verwendet wird, wo die gewünschte Anzahl von Exemplaren gedruckt wird. Da die Information im Speicher eines Computers gespeichert ist, ist es wünschenswert, die digitalisierten Daten auf das lichtempfindliche Medium zu übertragen, das z.B. eine normale Offsetplatte, lichtempfindliches Papier oder Film sein kann, und die Übertragung soll mit der bestmöglichen Auflösung erfolgen.

Ursprünglich wurde das Medium durch ein teilweise transparentes Original belichtet, das die gewünschte Information enthielt. Da die Vorgänge nun computerisiert sind, wurden bisher Laserstrahlen eingesetzt, die das Medium zur Belichtung abtasten, während der Laserstrahl so moduliert wird, daß das Medium an allen Punkten richtig beleuchtet wird. Die Informationen über das Beleuchtungsmuster des Mediums sind nun in einer zentralen Steuereinheit enthalten und werden für die Modulation des Lasers verwendet. Damit auf dem Medium eine zufriedenstellende Bildqualität erreicht wird, muß das mechanische System, welches das Original und die Lichtquelle während der Belichtung zueinander hält, strengen Stabilitätsanforderungen genügen. Um die geforderte Genauigkeit zu erzielen, wird das zu belichtende Medium oft in einer Einrichtung angeordnet, die üblicherweise "Internal Laser Image Drum Plotter" genannt wird.

Einrichtungen dieser Art sind u.a. in den US-Patentbeschreibungen 4 852 709, 4 595 957 und 3 958 250 beschrieben. Einrichtungen dieser Art sorgen für eine zufriedenstellende Bildqualität, haben jedoch einen sehr komplexen mechanischen Aufbau, da die Lichtquelle und das Medium sehr genau zueinander bewegt werden müssen. Folglich haben Einrichtungen dieser Art einen relativ hohen Preis, der die Anzahl der Verwender beschränkt.

Im Hinblick auf eine schnellere und bessere Belichtung des Mediums wurden elektronische Chips entwickelt, mit denen eine Vielzahl selektiv modulierbarer Lichtkanäle gebildet werden können. Diese Chips können zum Aufbau eines Stabs verwendet werden, der zur Belichtung im rechten Winkel zum Medium angeordnet ist, so daß das Medium auf seiner gesamten Breite in einer zusammenhängenden Linie beleuchtet wird. Diese Art von Gerät ist z.B. aus dem US-Patent 4 899 222, US 5 030 970 und GB 2 187 855 bekannt. Bei diesen Techniken ist es wünschenswert, das Medium in einem sehr genauen Abstand zu den Ausgängen der Beleuchtungskanäle zu halten. Das Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Halten eines Mediums, z.B. in der Form einer dünnen Platte, eines Bogens oder ähnlichem, in einer vorbestimmten, unterteilten Beziehung in einer Lücke zwischen zwei Flächen auf entsprechenden Körpern vorzusehen, mit dem eine Steuerung des Abstands zwischen dem Medium und mindestens einem Teil der Fläche eines Körpers ermöglicht wird. Die Erfindung soll vorzugsweise in Verbindung mit geringen Abständen, insbesondere unter 1 mm, verwendet werden.

Dieses Ziel wird erreicht, wie im Kennzeichnungsteil von Patentanspruch 1 angegeben, da das zwischen dem Medium und wenigstens einem Körper gebildete Luftkissen gewährleistet, daß das Medium nur sehr geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt wird, wenn es in der Lücke bewegt wird. Außerdem wird es durch Steuerung der Druckluftquelle und/oder der einseitigen Ausrichtung zwischen den Körpern möglich, die Dicke des Luftkissens zu variieren.

Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung, die, wie in Patentanspruch 2 angegeben, ein dünnes Medium in einer vorbestimmten, unterteilten Beziehung in einer Lücke zwischen zwei Flächen auf entsprechenden Körpern halten kann. Die Körper können gegeneinander in einer Richtung verschoben werden, die im wesentlichen im rechten Winkel zur Lücke ist, und werden in der Richtung der Verschiebung einseitig ausgerichtet, so daß die Körper gegeneinander drücken. Wenigstens einer der Körper ist mit einer Druckluftquelle mit einer Vielzahl von Ausgängen auf die Fläche des entsprechenden Körpers verbunden, wodurch ein Druckluftkissen zwischen der Fläche und dem Medium gebildet wird. Der Abstand zwischen dem Medium und der Oberfläche des Körpers kann durch Regelung des Drucks der Druckluft gesteuert werden.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Erfindung, wie in Patentanspruch 3 angegeben, bei einem Belichtungsverfahren verwendet werden, indem die Nahfokussierung bei der Belichtung des Mediums eingesetzt wird, wobei z.B. das mit dem Licht belichtete Medium sehr nah an eine Öffnung oder ein Loch gebracht wird, wodurch eine Beugung des Lichts hervorgerufen wird. Dabei wird ein relativ unbeschriebener physikalischer Effekt eingesetzt. Wenn kollimiertes Licht in eine Öffnung eintritt, wird das Licht gebeugt, wodurch sich hinter der Öffnung ein Lichtkegel bildet, dessen Öffnungswinkel durch die Wellenlänge des Lichts und die Breite der Öffnung bestimmt wird. Diese Zone, in der das Licht divergiert, wird üblicherweise Fraunhofersches Feld oder Gebiet genannt. Die Divergenz des Lichtkegels beginnt jedoch erst in einem bestimmten Abstand von der Öffnung, da das Strahlenbündel vorher konvergiert. Die Zone, in der das Strahlenbündel konvergiert, wird Fresnelsches Feld oder Gebiet genannt. Wenn das Strahlenbündel die Öffnung verläßt, weist es eine Verengung in einem bestimmten Abstand von der Öffnung auf. Dieser Abstand hängt vom Durchmesser 2R der Öffnung, der Wellenlänge λ des Lichts und der Dikke der Wand, in der sich die Öffnung befindet, ab. Wenn die Wanddicke vernachlässigbar gering ist, z.B. eine aufgedampfte Schicht auf einem Kristall, kann der Abstand zur Verengung ausgedrückt werden als R²/λ.

In Patentanspruch 2 wird ein Gerät definiert, bei dem das Prinzip der Nahbelichtung gemäß dem in Patentanspruch 1 definierten Verfahren verwendet wird Angesichts dessen könnte man annehmen, daß das Licht durch Beugung zu sehr verteilt wird, als daß das Strahlenbündel als genau definierter Strahl zur Belichtung von Punkten auf einem Medium verwendet werden könnte, aber überraschenderweise wurde herausgefunden, daß ein solches Strahlenbündel im Bereich um seine Verengung herum zu diesem Zweck verwendet werden kann. Eine zufriedenstellende Tiefendefinition kann erreicht werden, indem das Medium zur Belichtung in der Nähe der Verengung des Strahlenbündels angeordnet wird, vorausgesetzt, der Querschnittsbereich des Strahlenbündels ist an der betreffenden Stelle nicht z.B. doppelt so groß wie der kleinste Querschnittsbereich in der Verengung.

Im Fall von Licht im sichtbaren Bereich liegt die Wellenlänge z.B. für einen Argonlaser bei ca. 488 nm. Ein Öffnungsdurchmesser von 5-10 µm bei kreisförmigen Öffnungen ergibt einen Abstand zwischen der Wand, in der sich die Öffnung befindet, und der Verengung des Lichtkegels in der Größenordnung von 50-200 µm. Die Punktgröße in der Verengung des Strahlenbündels liegt vorzugsweise in derselben Größenordnung wie die Öffnung, in diesem Fall bei ca. 10 µm oder weniger.

In Patentanspruch 4 wird definiert, wie ein Körper auf einer Fläche, die das Medium trägt, vorteilhaft mit einem federnden Material, z.B. Schaumstoff oder einem anderen flexiblen Material, beschichtet werden kann. Das Luftkissen drückt dabei des Medium nach unten in das federnde Material. Dies ist besonders zweckmäßig, wenn die Einrichtung verwendet wird, um ein Medium zur Nahbelichtung zu halten, da der Abstand zwischen dem Medium und der Austrittsöffnung der Beleuchtungskanäle üblicherweise in der Größenordnung von 50 µm liegt. Kleine Schwankungen in der Oberfläche der Einrichtung, welche die Belichtungseinrichtung trägt, können hierbei durch das flexible Material ausgeglichen werden. Dadurch ist es zulässig, daß die Oberfläche in derselben Größenordnung schwankt wie der Abstand zwischen dem Medium und der Belichtungseinrichtung.

Patentanspruch 5 bezieht sich auf eine Ausführung, in welcher der Körper, der eine Eingriffsfläche für das Medium bildet, auf Schienen angeordnet ist und als Wagen dient, so daß das Medium hinter die Belichtungseinrichtung verschoben wird.

In Patentanspruch 6 wird angegeben, daß die beiden Körper im wesentlichen stationär angeordnet sind, so daß die einzige stattfindende Verschiebung die Ausgleichsbewegungen sind, um eine konstante Dicke des Luftkissens zu erhalten. In diesem Fall wird also ein Transportmechanismus für das Medium vorgesehen, wenn es die Lücke passiert.

In Patentanspruch 7 wird angegeben, wie ein Körper frei aufgehängt werden kann, so daß die einseitige Ausrichtung durch die Einwirkung der Schwerkraft auf ihn hergestellt wird. Wie in Patentanspruch 8 angegeben, kann das Prinzip auch bei einer Walze genutzt werden, wobei das Medium außen auf der Walze angeordnet wird. Das Medium wird mittels einer Vakuumquelle gehalten, die mit dem ersten Körper verbunden ist, so daß das Medium der Drehung der Walze folgt. Das Vakuumsystem für die Walze kann selektiv gesteuert werden, so daß das Medium losgelassen wird, wenn es das Walzengehäuse verläßt

Die Erfindung wird nachfolgend genauer in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungen und unter Bezugnahme auf die Abbildungen erläutert, von denen

Fig. 1 das Prinzip der Nahbelichtung darstellt;

Fig. 2 einen Beleuchtungskanal in der Einrichtung zur selektiven Beleuchtung von Punkten auf einem Medium schematisch darstellt;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Mehrzahl von Kanalausgängen auf einer Einheit in einem Gerät zur selektiven Beleuchtung von Punkten auf einem Medium darstellt;

Fig. 4 die Verbindung einer Lichtquelle mit einer kanalbildenden Einheit schematisch darstellt;

Fig. 5 ein Zugsystem zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch darstellt;

Fig. 6 das Zugsystem aus Fig. 5 zusammen mit dem Gerät zur selektiven Beleuchtung von Punkten auf einem Medium schematisch darstellt;

Fig. 7-9 ausgewählte Details des Geräts aus Fig. 6 darstellen;

Fig. 10 eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Halten darstellt; und

Fig. 11 eine weitere alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt.

Fig. 1 stellt das erfindungsgemäße Belichtungsprinzip dar. Ein kollimiertes Strahlenbündel 10 wird auf eine Wand 12 mit einem Loch 14 gerichtet. Das Strahlenbündel ist aufgrund des geometrischen Verständnisses als parallele Strahlen dargestellt, in der Praxis ist dies jedoch eine Annäherung, da ein kollimiertes Strahlenbündel schwer zu erreichen und in einigen Fällen nicht einmal wünschenswert ist. Wenn kollimiertes Licht durch ein Loch 14 oder eine Öffnung mit kleinem Querschnitt fällt, wird die optische Energie durch Beugung in einem beträchtlichen Ausmaß erzielt. Aus Gründen, die Fachleuten einsichtig sind, bildet das übertragene Licht, wenn die mit einem Loch 14 versehene Wand 12 sehr dünn ist, ein Strahlenbündel 28, das zuerst in einem Fresnelschen Gebiet 27 konvergiert und dann in einem Fraunhoferschen Gebiet 26 divergiert. Am Übergang zwischen den beiden Gebieten 26 und 27 weist das Strahlenbündel eine Verengung 29 auf, an der es den kleinsten Querschnitt hat. Wenn das einfallende Strahlenbündel nicht kollimiert ist, sondern unebene Wellenfronten aufweist, nimmt das Strahlenbündel 28 komplexere Formen an, die dem Fachmann bekannt sind und die in Verbindung mit dem Verständnis dieser Erfindung nicht erforderlich sind. Die Form wird gleichermaßen verändert, wenn das Loch 14 nicht kreisförmig ist, sondern andere Formen annimmt.

Die Wand 12 hat vorzugsweise eine Dicke in derselben Größenordnung wie die Wellenlänge λ des Lichts oder darunter. Dies kann erreicht werden, wenn die Wand 12 durch Aufdampfen auf ein Substrat gebildet wird. Das Loch 14 kann anschließend herausgeätzt werden. Bei der bevorzugten Ausführung ist der abgebildete Aufbau in einen Chip integriert.

Bei der gezeigten Form befindet sich die Verengung des Strahlenbündels 28 in einem Abstand L von der Wand 12, wobei der Abstand L ausgedrückt wird durch:

L = R²/λ,

wobei R der Radius des Lochs 14 und λ die Wellenlänge des Lichts ist. Wenn die Lichtquelle ein Argonlaser ist, beträgt die Wellenlänge λ = 488 nm. Bei einem kreisförmigen Loch 14 mit einem Radius von 8 µm liegt der optimale Belichtungsabstand bei ca. 30 µm. Normalerweise liegt der Belichtungsabstand L vorzugsweise im Bereich zwischen 20 und 200 µm Die Verengung des Strahlenbündels hat dann einen größten Durchmesser von 6-10 µm Für andere Lichtquellen werden die physikalischen Parameter abhängig von der Wellenlänge gewählt. Aufgrund der Belichtungsqualität ist es erforderlich, daß der Abstand zwischen dem Medium 16 und der Wand 12 innerhalb sehr enger Toleranzen um den optimalen Abstand L variiert.

Der Abstand kann z.B. zwischen den Abständen L&sub1; und L&sub2; variieren, wobei das Strahlenbündel 28 einen Querschnitt hat, der kleiner ist als der doppelte Querschnittsbereich an der Verengung 29 des Strahlenbündels 28. Zwischen diesen Abständen befindet sich ein Bereich D, in dem die Belichtung eine Form der Tiefendefinition hat. In einer größeren Entfernung divergiert der Lichtkegel oder das Strahlenbündel mit einem Winkel, der durch die Lochgröße und die Wellenlänge bestimmt wird. Nach diesem Prinzip kann das Strahlenbündel auf das Medium 16 fokussiert werden, ohne daß optische Bildinstrumente hinter dem Loch 14 verwendet werden, was ein großer konstruktionstechnischer Vorteil ist. Das oben dargelegte Prinzip wird nachfolgend als Nahfokussierung oder -belichtung bezeichnet.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Beleuchtungskanal, bei dem die in Fig. 1 dargestellte Nahfokussierungstechnik verwendet wird. Eine Lichtquelle (nicht abgebildet) gibt Licht 30 an den Eingang des Beleuchtungskanals ab, in dem eine Linse 20 vorgesehen ist. Die Linse 20 ist vorzugsweise ein optisches Beugungselement (DOE) mit einer Breite in der Größenordnung von 50-100 µm. Die Linse 20 stellt üblicherweise den Begrenzungsfaktor für die Größe der kleinstmöglichen Querabmessung eines kanalbildenden Elements dar. Die Linse 20 sammelt und verstärkt die optische Energie 30 und gibt sie im Beleuchtungskanal in Form des Strahlenbündels 10 weiter. Die optische Energie wird von der Linse 20 auf eine Wand 22 mit einem Ventil oder Gatter 24 übertragen. Das Gatter 24 ist in der bevorzugten Ausführung beweglich, wobei sein beweglicher Teil mit einer Metallschicht überzogen ist, so daß sich das Teil auf ein elektrisches Feld einstellt, das über dem Gatter angelegt wird. Anstatt bewegliche Tei le zu enthalten, kann das Gatter stationär sein, und seine Reflektionskonstante kann durch das Anlegen elektrischer Felder geregelt werden. Das Gatter kann hierbei entweder transparent oder reflektierend sein.

Unabhängig von der Funktion des Gatters kann das Gatter 24 für das Ein- und Ausschalten der Modulation der Lichtstrahlung 10 verwendet werden. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, divergiert das Strahlenbündel 10, aber wie aus dem vorangegangen hervorgeht, hat dies keine Bedeutung für das Prinzip der Erfindung. Nach dem Durchtritt durch das Loch 14 in der Wand 10 trifft das Strahlenbündel auf das Medium 16, wie oben beschrieben. Die optische Achse der Linse 20 ist mit der Ziffer 25 bezeichnet.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße dreidimensionale Anordnung von kanalbildenden Einheiten 18. Jede der Einheiten 18 weist eine Wand 12 mit einem Loch 14 auf. Fig. 3 zeigt also eine große Anzahl der kanalbildenden Einheiten 18 aus Fig. 2, von unten gesehen. Die Einheiten 18 sind in parallelen Reihen 40-44 angeordnet. Die Einheiten in zwei nebeneinanderliegenden Reihen sind um einen Abstand Δ gegeneinander versetzt. Die Einheiten 18 sind vorzugsweise quadratisch und haben in Richtung der Reihen 40-44 eine Länge A. Um eine gleichmäßige Verteilung der Belichtungspunkte auf dem Medium zu erzielen, entspricht der Abstand Δ, um den die beiden Einheiten 18 in zwei nebeneinanderliegenden Reihen gegeneinander versetzt sind, der Länge A geteilt durch die Anzahl N der parallelen Reihen 40-44, in diesem Fall also 5, so daß Δ = A/N = A/5. In der bevorzugten Ausführung hat Δ den Wert 10 µm.

Die Reihen 40-44 sind mit einer Mehrzahl von Chips ausgeführt, die im rechten Winkel zur Vorschubrichtung des Mediums angeordnet sind, so daß sich die Reihen senkrecht zu dieser Richtung erstrecken. Eine Linie auf dem Medium wird also belichtet, indem die Reihe 40 aktiviert wird und modulierte optische Energie abgibt, während die anderen Reihen passiv sind. Jeder fünfte Punkt auf der Linie wird also belichtet. Wenn das Medium um eine Strecke vorwärts bewegt wurde, die dem Abstand zwischen den Mittelpunkten der Reihen 40 und 41 entspricht, wird die Reihe 40 aktiviert, so daß Punkte auf der Linie des Mediums in einem Abstand Δ von den bereits belichteten Punkten belichtet werden. Das Medium 16 wird also belichtet, indem Linien in der Vorschubrichtung des Mediums punktweise durch aufeinanderfolgende Aktivierung der Reihen 40-44 belichtet werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der die Beleuchtungskanäle mit optischer Energie versorgt werden können. Optische Energie aus einer Lichtquelle 58 wird mit einem Lichtleiter 55 verbunden. Die Verbindung erfolgt durch einen Verbindungsstecker 56 mit einer geeigneten numerischen Öffnung. Ein Reflektor 60 fokussiert die optische Energie von der Lichtquelle 58 auf den Eingang des Verbindungssteckers 56. Die optische Energie wird vom Lichtleiter 55 über einen bereichsumwandelnden Lichtleiter 50 an die Chipreihen 40-44 übertragen. Der Lichtleiter 50 wandelt das Licht im Lichtleiter 55 in einen schmalen Strahl optischer Energie um, der an die Reihen 40-44 übertragen wird. Um einen entsprechend hohen Pegel optischer Energie zu erreichen, wird derzeit die Verwendung einer Gleichstrom-Xenonlampe oder einer Metallhalogenlampe vorge zogen; beide Lampen geben erheblich mehr optische Energie ab als ein Laser. Auch andere Formen von Lichtquellen können je nach Anforderung an die optische Energie verwendet werden. Es ist beispielsweise möglich, einen im rechten Winkel gepumpten Festkörper laser zu verwenden, dessen Hohlraum durch einen Glasstab gebildet wird. Wenn der Laserausgang in Längsrichtung des Stabs vorgesehen ist, können die Lichtquelle und die Chipreihen 40-44 in engem Kontakt zueinander angeordnet werden.

Bei der in Fig. 4 skizzierten Lichtquelle ist eine relativ hohe Leistung erforderlich, z.B. in der Größenordnung von 1-4 kW. Die Lichtquelle sollte daher in einem großen Abstand von der Belichtungsstelle positioniert werden. Dies ist jedoch kein Problem, da die Lichtquelle 58 über die optische Faser oder den Lichtleiter 55 mit den Chipreihen 40-44 verbunden ist.

Fig. 5 zeigt ein System zum Vorschub des Mediums 16. Bei einer bevorzugten Ausführung wird das Medium 16 durch eine Querbewegung hinter das Belichtungssystem bewegt. Dies kann beispielsweise durch ein traditionelles System mit flacher Unterlage erfolgen. Aus wirtschaftlichen Gründen wird vorzugsweise ein Bogenzufuhrsystem verwendet. Bei Verwendung dieses Systems muß das Medium eine gewisse Steifheit besitzen. Diese Steifheit ist vorhanden, wenn das erfindungsgemäße System für die Aufzeichnung von normalen Offsetplatten verwendet wird, da diese oft aus Aluminium mit einer aufgebrachten lichtempfindlichen Emulsion bestehen. Andere Medien sind z.B. Laserplatten, Film und lichtempfindliches Papier. Das Belichtungssystem ist jedoch auch in anderen Zusammenhängen als der Belichtung von Druckformen und ähnlichem nützlich, da es möglich ist, das in Verbindung mit den Fig. 1-4 beschriebene Belichtungssystem z.B. bei der Herstellung von Scheiben für integrierte Schaltkreise zu verwenden.

Das in Fig. 5 abgebildete Zufuhrsystem ist ein Zugsystem, so daß die Position des Mediums leicht abgelesen werden kann. Das Zufuhrsystem umfaßt einen Elektromotor 65 mit einem Treibrad 66. Das Treibrad 66 greift zusammen mit einem drehbar montierten Stützrad 68 kraftschlüssig in ein flexibles Reibrad 70 ein. Das Reibrad 70 hat eine flexible Gummibeschichtung 72, durch die ein guter mechanischer Kontakt mit dem Medium 16 erzielt wird, ohne daß das Zufuhrsystem jedes Mal eingestellt werden muß, wenn ein Medium durch ein anderes Medium mit unterschiedlicher Dicke ersetzt wird. Das flexible Reibrad 70 drückt das Medium 16 gegen ein Leerlaufrad 76 auf einem Codierer. Das Leerlaufrad 76 ist fest mit einer Codierscheibe 74 verbunden, die an ihrem Umfang mit einer Reihe radialer Markierungen versehen ist, die Informationen über die Position des Mediums liefern, wenn die Codierscheibe 74 durchleuchtet wird. Dies ist eine wichtige Information für die Steuereinheit bei der Belichtung des Mediums. Die tatsächliche Positionsbestimmung gehört dem bisherigen Stand der Technik an und wird nicht genauer beschrieben. Oben wird eine Mehrzahl von Rädern erwähnt, aber ein Fachmann erkennt, daß diese Räder entweder durch Walzen im rechten Winkel zum Medium oder durch mehrere nebeneinandergestellte Räder gebildet werden können.

Fig. 6 stellt schematisch eine bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen Bildaufzeichnungseinrichtung dar. Die Aufzeichnungseinrichtung weist zwei Hauptteile auf, nämlich einen Basisteil 100 und einen Belichtungsteil 120. Der Basisteil 100 sowie der Belichtungsteil 120 sind mit einer Druckluftquelle 105 verbunden. Der Belichtungsteil 120 ist so angeordnet, daß er in vertikaler Richtung über dem Basisteil 100 verschiebbar ist. Der Belichtungsteil 120 weist im rechten Winkel zur Zufuhrrichtung des Mediums einen Stab 124 auf. Eine Mehrzahl mikromechanischer Chips der in Fig. 2 dargestellten Art ist im Stab 124 angeordnet. Die Chips empfangen über einen Lichtleiter 55 Licht von der Lichtquelle 58. Eine Steuereinheit 126 oder eine Steuereinrichtung enthalten Informationen über das Beleuchtungsmuster, mit dem das Medium belichtet werden soll, sowie die darauf ansprechenden Steuerchips. Das Codier- oder Zugsystem 140 ist von der Art wie in Fig. 5 dargestellt. Das Zugsystem 130 ist in Verbindung mit dem Chipstab 124 so angeordnet, daß die bestmögliche Positionsbestimmung erzielt wird. Das Medium 16 wird mit einem Fördergerät 110 in die Lücke zwischen dem Basisteil 100 und dem Belichtungsteil 120 bewegt, und ein anderes Fördergerät 112 nimmt das Medium 16 nach der Belichtung auf. Während der Belichtung wird das Medium durch das Zugsystem vorwärtsbewegt.

Fig. 7 stellt eigentlich dasselbe dar wie Fig. 6, hier ist jedoch angegeben, daß es auch eine Mehrzahl mechanischer Führungen 150 gibt, die eine Bewegung des Basisteils 100 und des Belichtungsteils 120 zueinander ermöglichen, aber nur in einer Richtung senkrecht zum Medium. Der Abstand zwischen den Körpern kann hierbei durch die Druckluftquelle 105 geregelt werden, indem der zugeführte Luftdruck geregelt wird.

Fig. 8 stellt die Fläche des Belichtungsteils 120 dar, die zum Medium 16 zeigt, wo das Reibrad 72 sichtbar ist. Der Belichtungsteil 120 hat eine geneigte Vorderkante 121, die zusammen mit einer entsprechenden geneigten Vorderkante 101 auf dem Basisteil 100 als trichterförmige Führungsfläche für das Medium 16 dient. Der Stab 124, in dem eine Mehrzahl von Chips 122 befestigt ist, ist durch die Belichtungsfläche des Belichtungsteils 120 gesehen. Die Fläche ist außerdem mit einer Mehrzahl von Druckluftdüsen 160 mit in die Fläche vorstehenden Vertiefungen 165 versehen. Die Druckluft wird hierdurch gleichmäßig verteilt, und ein Luftkissen wird zwischen der Fläche des Basisteils und der Fläche des Belichtungsteils vorgesehen, wobei vorzugsweise beide Flächen mit Druckluftdüsen 160 versehen sind. Wenn das Medium zwischen den Basisteil 100 und den Belichtungsteil 120 geführt wird, werden Luftkissen auf beiden Seiten des Mediums 16 gebildet, und es kann praktisch reibungsfrei vorwärts bewegt werden. Außerdem ist der Abstand zwischen dem Medium 16 und der Fläche, in welcher der Stab 124 angeordnet ist, genau definiert, wobei der Abstand nur von der Masse des Belichtungsteils 120 und dem Druck der Druckluft aus den Düsen 160 abhängt.

Fig. 9 stellt den Stab 124 mit den Chips 122 dar. Diese sind gegeneinander versetzt, um eine gleichmäßige Belichtung auf der gesamten Breite des Stabs zu gewährleisten. Jeder Chip 122 kann bis zu ca. 1.000 Beleuchtungskanäle der in Fig. 2 dargestellten Art enthalten, wobei die Beleuchtungskanäle, wie in Fig. 3 dargestellt, in Reihen angeordnet sind.

Fig. 10 stellt eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Belichtungseinrichtung dar, wobei die Belichtungseinrichtung 220 in einem bestimmten Teilabschnitt so abgebildet ist, daß sowohl die Belichtungseinrichtung als auch der Druckluftteil sichtbar sind. Der Belichtungsteil 220 ist mit einer externen Druckluftquelle 270 verbunden, die über eine externe Leitungsanordnung 264 mit einem Leitungssystem 262, das sich in der Belichtungseinrichtung 220 befindet und die Druckluft nach unten zu Düsen oder Druckluftaus lässen 260 befördert, in Verbindung steht. Es ist auch zu sehen, daß ein Belichtungsstab 224, der z.B. wie in Fig. 9 dargestellt ausgeführt sein kann, am Boden des Belichtungsteils 220 vorgesehen ist. Der Belichtungsteil 220 ist durch eine Mehrzahl mechanischer Führungen mit einigen vertikalen Schienen verbunden (diese Anordnung ist mit der Ziffer 250 bezeichnet), wobei sich der Belichtungsteil 220 in einer vertikalen Richtung bewegen kann. Die Einrichtung weist einen Basisteil 200 mit zwei Paar Füßen 282 auf, die auf zwei horizontalen Schienen 280 ruhen. Der Basisteil 200 kann hierdurch auf den Schienen 280 bewegt werden. Eine flexible Unterlage 230 ist auf dem Basisteil 200 vorgesehen, und diese Unterlage kann z.B. aus Schaumstoff oder einem anderen federnden Material bestehen, auf welches das Medium 16 zur Belichtung gelegt wird. Wenn das Medium belichtet wird, dient der Basisteil 200 als flache Unterlage, so daß der Basisteil 200 als Wagen die Belichtungseinrichtung 224 durchläuft, wobei die Einrichtung wie in Verbindung mit den oben besprochenen Figuren erwähnt gesteuert wird. Bei der Nahbelichtung in einer bevorzugten Ausführung liegt der Abstand zwischen dem Medium und der Belichtungseinrichtung 224 in der Größenordnung von 50-100 µm. Es ist normalerweise extrem schwer, diesen Abstand über die gesamte Breite des Mediums zu erhalten, wenn das Medium eine gewisse Breite hat. Ein stabiles Luftkissen in der Größenordnung von 50 µm kann mit der Luftkissenanordnung eingerichtet werden, und die Verwendung einer flexiblen Unterlage 230 gewährleistet, daß kleine Schwankungen der Oberfläche auf dem Belichtungsteil nicht zu Schwankungen der Dicke des Luftkissens führen. Die flexible Unterlage 230 ermöglicht eine Verringerung der Toleranzanforderungen gegenüber der Oberfläche des Belichtungsteils, da eine Oberflächenschwankung in derselben Größenordnung wie die Dikke des Luftkissens oder größer durch die flexible Schicht aufgenommen werden kann. Wäre die flexible Schicht 230 nicht vorhanden, müßten die Oberflächenschwankungen des Belichtungsteils 220 im Verhältnis zur Dicke des Luftkissens klein gemacht werden.

Fig. 11 zeigt eine entsprechende Anordnung, die hier einen Halteteil 300 für das Medium aufweist, der die Form einer Walze hat. Dieses Prinzip entspricht weitgehend dem, was aus Belichtungssystemen mit Außenwalzen bekannt ist; daher werden nur die Unterschiede erläutert. Der Halteteil 300 kann ein Medium 16 halten, was durch ein Vakuumsystem mit einer Mehrzahl von Sauglöchern 343 erfolgt. Diese Sauglöcher sind gleichmäßig verteilt auf dem Umfang der Walze angeordnet. Die Sauglöcher stehen mit einem Mittelstück 344 in Verbindung, das wiederum durch eine Verbindungsleitung 341 und eine externe Verbindungsleitung 342 mit einer externen Vakuumquelle in Verbindung steht.

Der Belichtungsteil 320 bildet ein Gehäuse für den zylindrischen Basis- oder Halteteil 300. Eine Belichtungseinrichtung 324 der in Verbindung mit den vorangangenen Figuren besprochenen Art ist am Boden des Gehäuses angeordnet. Die dern Medium 16 zugewandte Fläche ist mit einer Mehrzahl von Druckluftdüsen 360 ausgebildet, die über ein internes Druckluftsystem 362 und eine externe Druckluftleitung 364 mit einer Druckluftquelle 370 verbunden sind. Die Walze 300 kann, was hier der Fall ist, an einem Träger 352 aufgehängt werden, der von einer Mehrzahl Führungen (nicht abgebildet) geführt wird, so daß die Walze 300 und der Be lichtungsteil 320 in einer Richtung in der Ebene, die von der Mittelachse der Walze 300 und der Belichtungseinrichtung 324 gebildet wird, verschoben werden können. Der Abstand zwischen der Belichtungseinrichtung 324 und dem Medium kann mit diesem System sehr genau gesteuert werden. Der Träger 352 ist über zwei Federn 350 fest mit dern Belichtungsteil 320 verbunden. In diesem Fall sind es Zugfedern, ein Fachmann erkennt jedoch, daß die Zugfedern durch Druckfedern, ein pneumatisches System oder ähnliches ersetzt werden können, die die Walze 300 gegenüber der Belichtungseinrichtung 324 mechanisch einseitig verschieben können.

Die Belichtung erfolgt, indem das Medium 16 mittels Ansaugen von der Vakuumquelle 340 durch die Sauglöcher 343 auf der Walze gehalten wird. Während sich die Walze 300 dreht, wird das Medium 16 in einer Linie in seiner Querrichtung belichtet. Ein Fachmann erkennt, daß die Sauglöcher 343 einzeln gesteuert werden kön nen, da das Medium 16 dann im Bereich um die Belichtungseinrichtung gehalten, aber losgelassen werden kann, wenn es das von der Belichtungseinrichtung 230 gebildete Gehäuse verläßt.

Ein Fachmann weiß auch, daß der Begriff "Druckluftquellen" nicht allein auf atmosphärische Luft unter Druck beschränkt ist, sondern auch andere Formen von Gas umfassen kann, da es für die Erfindung wesentlich ist, daß ein Luft- oder Gaskissen zwischen der Belichtungseinrichtung und dem Medium aufgebaut werden kann. Daher kann die Druckluftquelle die Form einer gewöhnlichen Pumpe haben, kann aber auch Druckzylinder und ähnliches aufweisen, die für den Zweck nützliche Gasarten enthalten.

Ein Fachmann erkennt auch, daß es wichtig ist, einen konstanten oder im wesentlichen konstanten Abstand zwischen dem Medium und der Belichtungseinrichtung aufrechtzuerhalten, und daß es daher normalerweise zweckmäßig ist, einen Abstandsmesser in die Einrichtung einzubauen, und daß ein solcher Abstandsmesser z.B. ein Interferometer sein kann, da es in diesem Fall möglich ist, den Abstand mit optischen Mitteln sehr genau zu bestimmen. Dies ist oben nicht beschrieben, da es für einen Fachmann trivial ist, ein solches System für den betreffenden Zweck einzubauen. Ein solcher Abstandsmesser ermöglicht es also, den Druck von der Druckquelle in Abhängigkeit vom gemessenen Abstand zu regeln.


Anspruch[de]

1. Ein Verfahren zum Halten eines dünnen Mediums in einer vorbestimmten, gemeinsamen unterteilten Beziehung in einer Lücke zwischen zwei Flächen von entsprechenden Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper gemeinsam in eine Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zu dem Teil der Lücke ist, in dern die unterteilte Beziehung erhalten werden soll, verschiebbar angeordnet sind, wobei die Körper in Richtung der Verschiebung einseitig eingestellt werden, wobei mindestens ein Körper einer Kraft ausgesetzt wird, die in Richtung des anderen Körpers wirkt und ein Luftkissen zwischen der Fläche von mindestens einem Körper und dem Medium bildet, wobei mindestens ein Körper an eine Druckluftquelle angeschlossen wird, die eine Vielzahl von Druckluftauslässen in der Fläche hat, um das Luftkissen aufzubauen.

2. Eine Einrichtung zum Halten eines dünnen Mediums (16) in einer vorbestimmten unterteilten Beziehung in einer Lücke zwischen zwei Flächen an entsprechenden Körpern (100, 120; 200, 220; 300, 320), dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (100, 120; 200, 220; 300, 320) gemeinsam in eine Richtung verschiebbar sind, die im wesentlichen zumindest zu dem Teil der Lücke, in dern die unterteilte Beziehung erhalten werden soll, rechtwinklig ist, daß die Körper in Richtung der Verschiebung einseitig eingestellt werden, wobei mindestens ein Körper einer Kraft ausgesetzt wird, die in Richtung des anderen Körpers gerichtet ist, und daß mindestens einer der Körper an eine Druckluftquelle (270; 370) angeschlossen wird, wobei durch einen oder mehrere Druckluftauslässe (160; 260; 360) ein Luftkissen zwischen der Fläche und dern Medium (16) gebildet wird.

3. Eine Einrichtung nach Anspruch 2, wobei das dünne Medium (16) ein lichtempfindliches Medium zur Belichtung ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper (100; 200; 300) als Stütze für das Medium (16) dient, daß der andere Körper (120; 220; 320) mit einer Belichtungseinrichtung (124; 224; 324) versehen ist, die sich im rechten Winkel zum Medium (16) erstreckt, und daß die Entfernung zwischen dern Medium und der Belichtungseinrichtung (124; 224; 324) des anderen Körpers (120; 220; 320) konstant gehalten wird, während die Belichtungseinrichtung (124; 224; 324) das Medium (16) während der gemeinsamen Bewegung zwischen dem Medium (16) und dern anderen Körper (120; 220; 320) belichtet.

4. Eine Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (200) auf der dem Medium (16) zugewandten Seite mit einem federnden Material, z.B. Schaumstoff, beschichtet ist.

5. Eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (200) eine ebene Eingriffsfläche für das Medium (16) hat und daß der erste Körper (200) auf Schienen (280) parallel zur Eingriffsfläche angeordnet ist, so daß er entlang der Schienen verschiebbar ist, während das Medium (16) von der Belichtungseinrichtung (224) des zweiten Körpers (220) belichtet wird, während der zweite Körper im wesentlichen gehalten wird.

6. Eine Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Körper (100, 120) während der Belichtung im wesentlichen zueinander gehalten werden und daß Zufuhreinrichtungen (70, 72) vorgesehen werden, um das Medium (16) zwischen den beiden Körpern (100, 120) zuzuführen.

7. Eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (100; 200) die Form eines feststehenden Fundaments mit einer im wesentlichen ebenen Fläche hat und daß der zweite Körper (120; 220) im wesentlichen frei über dern ersten Körper (100; 200) hängt und durch die Einwirkung der Schwerkraft auf seine Masse einseitig eingestellt wird.

8. Eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (300) die Form einer Walze hat, auf der das Medium außen angebracht und mittels eines Vakuums aus einer Vakuumquelle (340) gehalten wird, so daß das Medium (16) der Walzendrehung folgt.







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